JPH0631376A - 精密鋳造用鋳型の作成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 精密鋳造用鋳型を作成する方法において、乾
燥時の生鋳型の強度、脱ワックス時に適度の鋳型強度を
有し、クラックの発生が起こらず、注湯後の鋳型の崩壊
性及び鋳造製品からのシェルの脱落性も良好な精密鋳造
用鋳型の作成方法を提供することを目的とする。 【構成】 本発明は、バインダーと耐火物粉末からなる
スラリーを用いて精密鋳造用鋳型を作成する方法におい
て、バインダーとして実質的にアルカリ金属を含有せ
ず、一次粒子径の平均値が４〜５０ミリミクロンであ
り、動的光散乱法による平均粒子径が０．１〜０．６ミ
クロンのシリカゾルバインダー又は、バインダーとして
上記シリカゾルバインダーと熱硬化性を有する水溶性樹
脂及び／又は樹脂エマルジョンからなるバインダーを用
いることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セラミックスシェルか
らなる精密鋳造用鋳型の作成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】セラミックスシェルからなる精密鋳造用
鋳型は、一般に、ワックスなどの消失模型を耐火物粉末
とバインダーから成る耐火物スラリーに浸漬し、次いで
スタッコ材（粒状耐火物）を振りかけ、そして乾燥する
工程を数回繰返すことにより、模型表面に厚いセラミッ
クスシェル層を形成させ、その後脱模型し、そして当該
シェル層を焼成するという方法で作られる。

【０００３】このバインダーとしては、一般にアルカリ
性の水性シリカゾル、酸性のエチルシリケート加水分解
液等が用いられる。また、耐火物粉末としては、ジルコ
ン、溶融シリカ、溶融アルミナ等の粉末が用いられ、そ
してスタッコ材としては、ジルコンサンド、溶融シリ
カ、ハイアルミナサンド等が用いられる。これら資材の
他に、更に消失模型への濡れ性や耐火物粉末の分散性を
高めるために界面活性剤が併用されることもある。

【０００４】作成する精密鋳造用鋳型の精度や生産性な
どを高めるための鋳型作成方法の提案は数多い。例え
ば、特公昭５２−２３７６１号公報には、水性シリカゾ
ルと水系樹脂エマルジョンから成るｐＨ６以下のＡ液
と、ｐＨ７以上のＢ液をバインダーとして用いた２種の
耐火物スラリーを使用することにより、生鋳型の強度が
大きく、鋳型にクラックの発生がなく、かつ注湯後の崩
壊性の良い鋳型を作成する方法が開示されている。

【０００５】また、特開平３−１０６５３４号公報に
は、アルカリ性シリカゾル及び／又はメラミン変成のア
ルカリ性シリカゾル並びに熱硬化性を有する水溶性樹脂
及び／又は熱硬化性を有する水系樹脂エマルジョンから
成るバインダーを用いて、生鋳型の強度が大きく、注湯
後の崩壊性の良い鋳型を作成する方法が開示されてい
る。

【０００６】また、特公昭５０−１５２３９号公報には
シリカヒドロゲルを湿式粉砕することにより、シリカゾ
ルが得られることが開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】アルカリ金属を含有す
るアルカリ性水性シリカゾルをバインダーに用いた場合
には、鋳型作成プロセスの乾燥工程、脱ワックス工程又
は焼成工程において鋳型にクラックが発生し易く、ま
た、脱ワックス工程で鋳型の崩壊やクラックの発生が起
こらない程に生鋳型の強度を大きくすると、注湯後の鋳
型の崩壊性が著しく低下したり、或いは鋳造製品に焼き
付いたセラミックスシェルの脱落性が著しく低下する。
このセラミックスシェルの脱落性の低下は、鋳造製品の
生産性を著しく低下することとなる。

【０００８】特公昭５２−２３７６１号公報に記載の方
法によれば、鋳型の崩壊性は改良されるが、互いにゲル
化せしめるＡ液とＢ液とを交互に使用するために、スラ
リーのライフが短くなり易い。また、鋳型の崩壊性を改
良するためにはかなり多量の樹脂エマルジョンを併用し
なければならず、そのためスラリーのワックスや被覆層
への付着が不均一となり易く、乾燥性が低下したり、脱
ワックス時の強度低下によりクラックが発生し易くな
る。

【０００９】特開平３−１０６５３４号公報に記載の方
法では、バインダーとしてアルカリ金属を含有するアル
カリ性シリカゾルを用いているために、鋳造製品へのセ
ラミックスシェルの焼付が強く、この焼付いたセラミッ
クスシェルの脱落性が充分でない。特公昭５０−１５２
３９号公報に記載の方法では、シリカヒドロゲル又は、
沈降性シリカパウダーを湿式粉砕することによりシリカ
ゾルが得られるが、このシリカゾルは結合力が著しく小
さく、精密鋳造用鋳型のバインダーとして使用すること
は好ましくない。

【００１０】また、水性シリカゾルの代わりにエチルシ
リケートの加水分解液を用いると、生鋳型の強度が高
く、焼成強度は低いという鋳型、すなわち注湯後の鋳型
の崩壊性の良い鋳型が得られるが、スラリーの安定性が
乏しい。近年、精密鋳造法によりつくられる自動車、航
空機、機械などの部品は増加してきており、且つその形
状も複雑になっている。そして更に高い精度と生産性の
向上が要求されているが、従来の鋳型の作成法では、歩
留りの向上、工程の短縮といった生産性の向上が困難に
なって来ている。

【００１１】本発明の目的は、乾燥時の生鋳型の強度、
脱ワックス時の鋳型強度、焼成鋳型の強度のいずれも適
度の大きさを有しており、乾燥、脱ワックス、焼成の各
工程において、鋳型にクラックの発生が起こらず、そし
て注湯後の鋳型の崩壊性および鋳造製品からのセラミッ
クスシェルの脱落性も良好であるという改良された精密
鋳造用セラミックスシェル鋳型の作成方法を提供するこ
とにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、バインダーと
耐火物粉末からなるスラリーを用いて精密鋳造用鋳型を
作成する方法において、バインダーとして実質的にアル
カリ金属を含有せず、１次粒子径の平均値が４〜５０ミ
リミクロンであり、動的光散乱法による平均粒子径が
０．１〜０．６ミクロンのシリカゾルバインダー又は、
バインダーとして上記シリカゾルバインダーと熱硬化性
を有する水溶性樹脂及び／又は樹脂エマルジョンからな
るバインダーを用いることを特徴とする精密鋳造用鋳型
の作成方法である。

【００１３】本発明に使用するバインダーとしてのシリ
カゾルバインダーは、実質的にアルカリ金属を含有しな
いシリカゾルと沈降性シリカパウダーを混合後湿式粉砕
する方法または沈降性シリカパウダーを湿式粉砕して作
成したシリカゾルと実質的にアルカリ金属を含有しない
シリカゾルを混合する方法などの方法で作成することが
できる。

【００１４】本発明に使用する実質的にアルカリ金属を
含有しないシリカゾルとしては、アンモニア、第４級ア
ンモニウム水酸化物、アミンなどで安定化されたシリカ
ゾル、或いはアルカリで安定化されたシリカゾルを脱カ
チオンすることにより得られる酸性のシリカゾル等のア
ルカリ金属を含有しないシリカゾルが挙げられる。特
に、アルカリ金属で安定化されたシリカゾルを脱カチオ
ン処理することにより得られる酸性水性シリカゾルが好
ましく、このタイプの酸性ゾルは市販品としても容易に
入手することができる。また、この酸性シリカゾルと上
記アルカリ金属を含まないアルカリ性シリカゾルを混合
使用することもできる。この好ましい水性シリカゾル
は、シリカ濃度５〜５０重量％、ｐＨ２〜１０およびコ
ロイダルシリカの平均粒子径４〜５０ミリミクロン、動
的光散乱法による平均粒子径１０〜１００ミリミクロン
を有する。

【００１５】本発明に使用する沈降性シリカパウダー
は、水ガラスを酸中和して得られるシリカヒドロゲルを
洗浄後乾燥する方法、珪弗化水素酸とアンモニアを反応
して得られる析出シリカを洗浄後乾燥する方法などの公
知の方法により製造される。この沈降性シリカパウダー
は、市販品として容易に入手することが出来、１次粒子
径の平均値が４〜５０ミリミクロン、凝集体の平均粒子
径は１ミクロン以上、通常２〜１０ミクロン程度であ
る。

【００１６】沈降性シリカパウダーを湿式粉砕して得た
シリカゾルと上記アルカリ金属を含有しないシリカゾル
を混合することにより本発明に用いられるシリカゾルバ
インダーとして使用することが出来る。また、上記アル
カリ金属を含有しないシリカゾルと沈降性シリカパウダ
ーを混合後湿式粉砕することにより作成したシリカゾル
バインダーが更に好ましい。

【００１７】アルカリ金属を含有しないシリカゾル
（Ｘ）と沈降性シリカパウダー（Ｙ）の混合比はＸ／Ｙ
の固形分重量比で０．３〜４が好ましい。湿式粉砕は、
通常の湿式粉砕機、例えばコロイドミル、ボールミル、
ペブルミル、サンドグラインダー、アトライター、ホモ
ジナイザー、ディスパー等、磨砕、高速回転羽根による
粉砕等によって容易に行なうことができる。この湿式粉
砕は、液中ＳｉＯ₂ 濃度２〜５０重量％、好ましくは、
５〜４０重量％で水の沸点以下の温度で行なうのがよ
い。

【００１８】さらに、上記湿式粉砕により得られたシリ
カゾルバインダーは、蒸発法、限外ロ過法などにより濃
縮して使用することもできる。本発明におけるシリカゾ
ルバインダーは、１次粒子径の平均値が４〜５０ミリミ
クロンで、動的光散乱法による平均粒子径が０．１〜
０．６ミクロンで、シリカ濃度１５〜４０重量％、ｐＨ
６〜１０、粘度３〜１００ｃ．ｐ．のものが好ましい。
シリカゾルバインダーのｐＨは必要に応じて有機塩基あ
るいは酸を加えることにより調整することができる。

【００１９】本発明において熱硬化性を有する水溶性樹
脂としては、メラミンホルムアルデヒド樹脂、尿素ホル
ムアルデヒド樹脂、フェノール樹脂などを、熱硬化性を
有する水系樹脂エマルジョンとしては、フェノール樹脂
エマルジョン、ウレタン樹脂エマルジョン、アクリルオ
レフィン系樹脂エマルジョン、エポキシ樹脂エマルジョ
ンなどを使用することができるが、両者共に上記シリカ
ゾルバインダーと長期に亘り安定に相溶することが必要
である。特に前者においてはメラミンをアルカリ性でホ
ルムアルデヒドによりメチロール化して得たトリメチロ
ール化メラミンをエーテル化することにより得た安定な
水溶性のメラミンホルムアルデヒドの初期重合物のメチ
ルエーテル化物（水溶性メラミン樹脂）が好ましい。

【００２０】本発明において上記水溶性樹脂、水系樹脂
エマルジョンは単独または混合して使用することがで
き、これらの樹脂及び／又は樹脂エマルジョンと上記シ
リカゾルバインダーとの混合比は、樹脂固形分がシリカ
ゾル中のシリカに対して１．０〜４０重量％が好まし
い。本発明において上記シリカゾルバインダーには必要
に応じて生鋳型強度を高めるためのアクリル系、酢ビ系
などの樹脂エマルジョン、ＰＶＡなどの水溶性高分子、
ベントナイトなどの増粘剤、界面活性剤、消泡剤などを
悪影響の出ない範囲で添加することができる。

【００２１】本発明に用いられる耐火物粉末としては、
通常、セラミックス鋳型を作るのに用いられるものでよ
く、例えば、２００メッシュ以下の大きさのジルコン、
溶融シリカ、溶融アルミナ、ムライトなどの粉末の単独
又は混合物が挙げられる。本発明に用いられるスラリー
は、上記シリカゾルバインダーと上記耐火物粉末とを、
好ましくはシリカゾルバインダー１重量部に対し耐火物
粉末１〜５重量部の比率に混合することにより作成する
ことができる。

【００２２】本発明に用いられるスタッコ材としては、
通常、セラミックス鋳型の作成に用いられているもので
よく、例えば、１５０メッシュ以上の大きさのジルコ
ン、溶融シリカ、溶融アルミナ、ハイアルミナサンド、
シャモット、ムライトなどの単独又は混合物が挙げられ
る。本発明による鋳型の作成に用いられる消失性の模型
材料としては、通常、セラミックス鋳型の作成に用いら
れているものでよく、例えば、ワックス系、ナフタリン
系、プラスチックス系、発泡スチロール、樟脳、木など
の非水溶性材料が挙げられる。

【００２３】本発明による鋳型は、上記消失性の模型の
表面を上記スラリーで被覆する工程、このスラリーの液
状被膜に上記スタッコ材粉末を付着させる工程、及びこ
のスタッコ材粉末が付着した被膜を乾燥する工程を１サ
イクルのステップとして、このステップを所望の被覆厚
が得られるまで繰り返すことによって、先ず、上記消失
性の模型の表面を被覆した乾燥被覆層の形態で得られ
る。上記被覆の方法、スタッコ材の付着方法、乾燥方法
等は、通常の方法で行うことができる。次いで、この被
覆層に付随する消失性の模型を、常法に従って、例え
ば、ワックス模型を使用したときでは、加熱することに
より溶融させて被覆層から分離することにより、本発明
による生鋳型が得られる。そして最後に、この生鋳型
を、常法に従って焼成することにより、注湯に用いられ
る本発明による焼成鋳型が得られる。

【００２４】

【作用】本発明に用いられるシリカゾルバインダーは平
均粒子径が４〜５０ミリミクロンの実質的にアルカリ金
属を含有しないシリカゾルと沈降性シリカパウダーを湿
式粉砕して得たシリカゾルを混合すること、好ましくは
アルカリ金属を含有しないシリカゾルと沈降性シリカパ
ウダーを混合後湿式粉砕することにより、沈降性シリカ
パウダーに由来する動的光散乱法による平均粒子径の大
きな凝集タイプのコロイダルシリカの表面に、結合力を
有する平均粒子径４〜５０ミリミクロンのコロイダルシ
リカが吸着、或いは結合されることによって形成された
動的光散乱法による平均粒子径が０．１〜０．６ミクロ
ンのコロイダルシリカの安定な分散体から成っている。

【００２５】この得られたシリカゾルをバインダーとし
て常法によりセラミックス鋳型を作成すると、鋳型の焼
成強度が適度に低下し、注湯後の鋳型の崩壊性が良好で
あること、及び鋳造製品に付着したセラミックスシェル
がその鋳造製品から容易に脱落するというセラミックス
シェルの脱落性が改良されることが見出された。本発明
に用いられるシリカゾルバインダーは、動的光散乱法に
よる粒子径すなわち凝集粒子径が大きく、表面に結合性
のコロイダルシリカを有しているため、造膜性、結合性
が良いことから、クラックの発生がなく、生鋳型に大き
な強度を与える。これによりオートクレーブ中での脱ワ
ックス工程でも鋳型の破壊は起こらない。特に熱硬化性
を有する水溶性樹脂及び／又は樹脂エマルジョンをこの
シリカゾルバインダーと併用した時には生鋳型の強度は
更に大きくなり、オートクレーブ中（通常１００〜１５
０℃）での鋳型強度も大きくなる。

【００２６】このシリカゾルバインダーは、実質的にア
ルカリ金属を含有していないために生鋳型を焼成する工
程での焼結が少ない。そして焼結による収縮が小さいた
めに焼成鋳型にクラックの発生を起こさせず注湯に必要
な焼成強度を与え、焼成鋳型に良好な通気性を与える。
かつ、実質的にアルカリ金属を含有していないために焼
成鋳型に高い融点を与え、注湯時の熱による鋳型の焼結
も少ないことから、注湯後の鋳型の強度はアルカリ金属
を含有するシリカゾルをバインダーとして使用した場合
と比べ著しく小さく、鋳型の型ばらし性は良好となる。
特に熱硬化性を有する水溶性樹脂及び／又は樹脂エマル
ジョンを併用した場合には樹脂は焼成時には消失するた
めに通気性も更に良好となり、型ばらし性も更に向上す
る。

【００２７】平均粒子径４〜５０ミリミクロンのシリカ
ゾル（Ｘ）と沈降性シリカパウダー（Ｙ）の比は、Ｘ／
Ｙ（固形分）重量比で０．３未満になると結合力が低下
し好ましくなく、４．０を越える場合は造膜性が低下す
るために好ましくない。シリカゾル、沈降性シリカパウ
ダーともに１次粒子径の平均値が、４ミリミクロン未満
では得られたシリカゾルバインダーの粘度が高くなりす
ぎ好ましくなく、５０ミリミクロンを越える場合は結合
力が低下するため好ましくない。

【００２８】本発明に用いられるシリカゾルバインダー
の動的光散乱法による平均粒子径は０．１ミクロン未満
では造膜性が悪く、０．６ミクロンを越える場合は大き
な凝集シリカ粒子の沈降があるため好ましくない。ま
た、このシリカゾルバインダーは、シリカ濃度が１５重
量％未満では鋳型強度が小さすぎ、４０重量％を越える
場合は粘度が高くなりすぎ好ましくなく、またｐＨ６未
満ではスラリーにした時のライフが短くなり、ｐＨ１０
を越える場合は有機塩基の臭いが強くなったり、生鋳型
の耐水性が悪くなるため好ましくない。

【００２９】また、シリカゾルバインダーと水溶性樹脂
及び／又は水系樹脂エマルジョンの混合比は、樹脂固形
分がシリカゾル中のシリカに対して１．０重量％未満で
は十分な結合強度が得られず、また４０重量％を越える
場合は乾燥速度が低下するために好ましくない。

【００３０】

【実施例】

実施例１ 鋳型の作成に用いられるシリカゾルバインダーＢ₁ 〜Ｂ
₅ を用意した。 シリカゾルバインダーＢ₁ シリカゾルの市販品として日産化学工業（株）製、商品
名「スノーテックス−Ｏ」（比重１．１２８、ｐＨ２．
８０、粘度１．５ｃｐ、ＳｉＯ₂ ２０．２重量％、Ｎａ
₂ Ｏ０．０２５重量％、平均粒子径（ＢＥＴ法により測
定）１２．５ｍμ、動的光散乱法（コ−ルタ−社製Ｎ₄
により測定）による平均粒子径２５ｍμ）１８００ｇに
沈降性シリカパウダーとして塩野義製薬（株）製、商品
名「カープレックス＃８０」（１次粒子径の平均値１０
〜２０ｍμ、凝集体粒子径の平均値６．８μ、ＳｉＯ₂
９０重量％、Ｎａ₂ Ｏ０．３１重量％）３３７ｇ、水７
１ｇを加え、スノーテックス−Ｏと沈降性シリカパウダ
ーの混合スラリー２２０８ｇ（スノーテックス−Ｏ／沈
降性シリカパウダー（固形分）重量比＝１．２、ＳｉＯ
₂ ３０．２重量％）を作成した。

【００３１】この混合スラリーをガラスビーズを用いて
バッチ式のサンドグラインダーで室温で６時間湿式粉砕
してシリカゾルバインダーを得た。このシリカゾルバイ
ンダーはｐＨ６．０であったので、このシリカゾルバイ
ンダー１８００ｇに２８％アンモニア水６．２ｇを加え
てｐＨを７．５に調整し、シリカゾルバインダーＢ₁を
得た。

【００３２】得られたシリカゾルバインダーＢ₁ は、比
重１．２００、ｐＨ７．５、粘度２０．５ｃｐ、ＳｉＯ
₂ ３０重量％、１次粒子径の平均値１０〜２０ｍμ、動
的光散乱法（コールター社製Ｎ₄ により測定）による平
均粒子径２０２ｍμ、遠心沈降法（堀場製作所（株）製
ＣＡＰＡ−７００により測定）による平均粒子径０．２
４μ有し、室温で２ケ月静置したが、増粘、ゲル化、著
しい沈降のいずれも認められず、安定なシリカゾルバイ
ンダーであった。

【００３３】シリカゾルバインダーＢ₂ 上記シリカゾルバインダーＢ₁ を水で希釈しＳｉＯ₂ ２
５重量％とし、シリカゾルバインダーＢ₂ を得た。得ら
れたシリカゾルバインダーＢ₂ は比重１．１６４、ｐＨ
７．４、粘度７．５ｃｐ、ＳｉＯ₂ ２５．１重量％、１
次粒子径の平均値１０〜２０ｍμ、動的光散乱法 （コ
ールター社製Ｎ₄ により測定）による平均粒子径２０２
ｍμ、遠心沈降法（堀場製作所（株）製ＣＡＰＡ−７０
０により測定）による平均粒子径０．２４μを有し、室
温で２ケ月静置したが、増粘、ゲル化、著しい沈降のい
ずれも認められず、安定なシリカゾルバインダーであっ
た。

【００３４】シリカゾルバインダーＢ₃ シリカゾルの市販品スノーテックス−Ｏ（日産化学工業
（株）製，）１５００ｇに沈降性シリカパウダーカープ
レックス＃８０（塩野義製薬（株）製）４１７ｇ、水３
１９ｇを加え、スノーテックス−Ｏと沈降性シリカパウ
ダーの混合スラリー２２３６ｇ（スノーテックス−Ｏ／
沈降性シリカパウダー（固形分）重量比＝０．８、Ｓｉ
Ｏ₂ ３０．２重量％）を作成した。この混合スラリーを
ガラスビーズを用いてバッチ式のサンドグラインダーで
室温で６時間湿式粉砕してシリカゾルバインダーを得
た。このシリカゾルバインダーはｐＨ６．２であったの
で、このシリカゾルバインダー１８０１ｇに２８％アン
モニア水５．９ｇを加えてｐＨを７．５に調整し、シリ
カゾルバインダーＢ₃ を得た。

【００３５】得られたシリカゾルバインダーＢ₃ は、比
重１．２０２、ｐＨ７．５、粘度３３．２ｃｐ、ＳｉＯ
₂ ３０重量％、１次粒子径の平均値１０〜２０ｍμ、動
的光散乱法（コールター社製Ｎ₄ により測定）による平
均粒子径は２３０ｍμ、遠心沈降法（堀場製作所（株）
製ＣＡＰＡ−７００により測定）による平均粒子径は
０．３４μを有し、室温で２ケ月静置したが、増粘、ゲ
ル化、著しい沈降のいずれも認められず、安定なシリカ
ゾルバインダーであった。

【００３６】シリカゾルバインダーＢ₄ 沈降性シリカパウダーカープレックス＃８０（塩野義製
薬（株）製）５９０ｇに水１８５７ｇを加えてシリカス
ラリーを作成し、これをバッチ式のサンドグラインダー
で室温で４時間湿式粉砕して凝集タイプのシリカゾルを
得た。このゾルは比重１．１３７、ｐＨ６．２１、粘度
１０．８ｃｐ、ＳｉＯ₂ ２１．７重量％、動的光散乱法
（コールター社製Ｎ₄ により測定）による平均粒子径は
２０８ｍμ、遠心沈降法（堀場製作所（株）製ＣＡＰＡ
−７００により測定）による平均粒子径０．４３μであ
った。

【００３７】上記凝集タイプシリカゾル１４００ｇと日
産化学工業（株）製、商品名「スノーテックス−Ｏ−３
０」（比重１．２０４、ｐＨ２．４７、粘度２．５ｃ
ｐ、ＳｉＯ₂ ３０．２重量％、平均粒子径（ＢＥＴ法に
より測定）１３．０ｍμ、動的光散乱法（コールター社
製Ｎ₄ により測定）による平均粒子径２６ｍμ）８８
８．５ｇを加えて室温で１時間混合しシリカゾルバイン
ダーＢ₄ を得た。

【００３８】得られたシリカゾルバインダーＢ₄ は、比
重１．１６０、ｐＨ６．３、粘度６．８ｃｐ、ＳｉＯ₂
２５．０重量％、１次粒子径の平均値１０〜２０ｍμ、
動的光散乱法（コールター社製Ｎ₄ により測定）による
平均粒子径２３０ｍμ、遠心沈降法（堀場製作所（株）
製ＣＡＰＡ−７００により測定）による平均粒子径０．
３４μを有し、室温で２ケ月静置したが、増粘、ゲル
化、著しい沈降のいずれも認められず、安定なシリカゾ
ルバインダーであった。

【００３９】シリカゾルバインダーＢ₅ 上記シリカゾルバインダーＢ₁ １８６７ｇと市販のアク
リルオレフィン系樹脂エマルジョン（比重１．０５６、
ｐＨ９．３５（アンモニアによる）、粘度９．４ｃｐ、
樹脂分２０重量％）２７６ｇ、水８４ｇを加え、３０分
間室温で攪拌し、シリカゾルバインダーＢ₅ を得た。

【００４０】得られたシリカゾルバインダーＢ₅ は、比
重１．１６２、ｐＨ７．６０、粘度１９．６ｃｐ、Ｓｉ
Ｏ₂ ２５重量％、樹脂２．５重量％、１次粒子径の平均
値１０〜２０ｍμ、動的光散乱法（コールター社製Ｎ₄
により測定）による平均粒子径１９７ｍμ、遠心沈降法
（堀場製作所（株）製ＣＡＰＡ−７００により測定）に
よる平均粒子径０．２４μを有し、室温で２ケ月静置し
たが、増粘、ゲル化、著しい沈降のいずれも認められ
ず、安定なシリカゾルバインダーであった。

【００４１】シリカゾルバインダーＢ₆ アルカリ性シリカゾルとして日産化学工業（株）製、商
品名「スノーテックス−Ｓ」（比重１．２１０、ｐＨ
９．９０、粘度３．０ｃｐ、ＳｉＯ₂ ３０．２重量％、
Ｎａ₂ Ｏ０．４重量％、平均粒子径（ＢＥＴ法により測
定）９．０ｍμ、動的光散乱法（コールター社製Ｎ₄ に
より測定）による平均粒子径２１ｍμ）を用意した。

【００４２】実施例２ 上記実施例１で用意したシリカゾルバインダーを用いて
第１被覆に使用するスラリーＳ_A1〜Ｓ_A7と第２以降の被
覆に使用するスラリーＳ_B1〜Ｓ_B7を用意した。Ｓ_A1〜Ｓ
_A5及びＳ_B1〜Ｓ_B5は実施例であり、Ｓ_A6とＳ_A7及びＳ_B6
とＳ_B7は比較例である。

【００４３】耐火物粉末としてジルコンフラワー＃３５
０（大阪ジルコン（株）製）と耐火物粉末（シャモッ
ト）ＹＳ−３１パウダー（三石高級耐火工業（株）製）
を用いた。分散剤としてアニオン系界面活性剤ペレック
スＯＴ−Ｐ（花王（株）製）の５重量％水溶液と消泡剤
としてＳＮディフォーマー５０１６（サンノプコ（株）
製）を添加した。

【００４４】スラリーＳ_A1〜Ｓ_A7の組成を表１に示す。
表１と表２中の成分量はｇ単位である。スラリー粘度は
ザーンカップNo.4による測定値であり、単位は秒であ
る。 表１ 成分とスラリー粘度 Ｓ_A1 Ｓ_A2 Ｓ_A3 Ｓ_A4 Ｓ_A5 Ｓ_A6 Ｓ_A7 シリカゾルバインダーＢ₁ 1000 ── ── ── ── ── ── Ｂ₂ ── 1000 ── ── ── ── ── Ｂ₃ ── ── 1000 ── ── ── ── Ｂ₄ ── ── ── 1000 ── ── ── Ｂ₅ ── ── ── ── 1000 ── ── Ｂ₆ ── ── ── ── ── 1000 833 水 ── ── ── ── ── ── 167 分散剤 10 10 10 10 10 10 10 消泡剤 1 1 1 1 1 1 1 ジルコンフラワー(#350) 3570 3390 3220 3480 2940 3070 3340 スラリー粘度 35.0 34.9 34.9 35.0 35.1 35.1 35.3 スラリーＳ_B1〜Ｓ_B7の組成を表２に示す。

【００４５】 表２ 成分とスラリー粘度 Ｓ_B1 Ｓ_B2 Ｓ_B3 Ｓ_B4 Ｓ_B5 Ｓ_B6 Ｓ_B7 シリカゾルバインダーＢ₁ 1000 ── ── ── ── ── ── Ｂ₂ ── 1000 ── ── ── ── ── Ｂ₃ ── ── 1000 ── ── ── ── Ｂ₄ ── ── ── 1000 ── ── ── Ｂ₅ ── ── ── ── 1000 ── ── Ｂ₆ ── ── ── ── ── 1000 833 水 ── ── ── ── ── ── 167 分散剤 10 10 10 10 10 10 10 消泡剤 1 1 1 1 1 1 1 シャモット(YS-31) 2220 2110 1860 2170 1800 1950 2100 スラリー粘度 15.0 14.8 14.9 14.9 15.1 15.3 15.0 Ｓ_A1〜Ｓ_A7及びＳ_B1〜Ｓ_B7のスラリーは長期間安定であ
った。

【００４６】実施例３ 実施例２で調製したスラリーを用いてＪＡＣＴ法に準じ
て強度測定用の鋳型（２０ｍｍ×１５０ｍｍ×５〜６ｍ
ｍ）を作成した。各被覆層で使用したスタッコ材と乾燥
時間を表３に示す。造型作業および乾燥は２３℃、相対
湿度５６％の恒温恒湿室にて行った。

【００４７】 表３ 被覆層No. スタッコ材 乾燥時間（時間） １ ジルコンサンド中目^* ３ ２ 同上 ３ ３ シャモットサンドＹＯ−２^** ３ ４ 同上 ８ ５ シャモットサンドＹＯ−３^** ３ ６ 同上 ３ ７ スラリー浸漬のみ ４８ ＊ラサ工業（株）製 ＊＊三石高級耐火工業（株）製 作成した生鋳型の常温乾燥強度および焼成鋳型の強度
（生鋳型を１０００℃１時間焼成後室温まで放冷して得
られた鋳型の焼成残留強度）と高温焼成鋳型の強度（生
鋳型を１３００℃１時間焼成後室温まで放冷して得られ
た鋳型の焼成残留強度）を抗折強度試験機（（株）オリ
エンテック製）にて測定した。結果を表４に示す。測定
値は、４枚のテストピースの平均値を採用した。

【００４８】 表４ 抗折強度^* S_A1-S_B1 S_A2-S_B2 S_A3-S_B3 S_A4-S_B4 S_A5-S_B5 S_A6-S_B6 S_A7-S_B7 生鋳型 39.3 41.7 37.4 37.7 39.0 56.8 70.2 焼成鋳型 62.1 54.5 43.0 46.1 42.8 87.4 77.4 高温焼成鋳型 94.8 106.8 76.4 89.5 81.3 118.2 110.7 ＊ｋｇ／ｃｍ² (Ｓ_A1−Ｓ_B1) 〜（Ｓ_A5−Ｓ_B5）の耐火物スラリーを用
いて作成した鋳型は、鋳型肌が良好で表面硬度も有り、
剥がれ、割れ、クラックなどの欠陥の存在は認められな
かった。（Ｓ_A6−Ｓ_B6）と（Ｓ_A7−Ｓ_B7）のスラリーを
用いて作成した鋳型は鋳型肌の表面にクラックの発生が
見られた。

【００４９】（Ｓ_A1−Ｓ_B1）〜（Ｓ_A5−Ｓ_B5）のスラリ
ーを用いて得られた鋳型は、実用上問題ない強度を示
し、比較例に比べ焼成強度が小さい。 実施例４ クリスマスツリー状ワックス模型を（Ｓ_A1−Ｓ_B1）〜
（Ｓ_A7−Ｓ_B7）のスラリーに浸漬し、スラリー被覆層に
表３のスタッコ材を振りかけ、乾燥する工程を表３に示
したように７回繰り返して鋳型を作成した。

【００５０】乾燥は２３℃、相対湿度４５％の環境で行
い、乾燥時間は各層２時間、最終４８時間とした。次い
でオートクレーブ中１５０℃で脱ワックスを行ない、乾
燥した後１０００℃１時間焼成を行った。（Ｓ_A1−
Ｓ_B1）〜（Ｓ_A5−Ｓ_B5）のスラリーを用いて作成した鋳
型は、乾燥時、脱ワックス時、焼成時のいずれにおいて
もクラック、割れ、剥がれなどの欠陥の発生は認められ
なかった。（Ｓ_A6−Ｓ_B6）と（Ｓ_A7−Ｓ_B7）のスラリー
を用いて作成した鋳型にはクラックの発生が認められ
た。

【００５１】上記方法で作成した焼成鋳型に高周波誘導
溶解炉で溶解したステンレス鋼を１５６０℃で注湯し
た。注湯後鋳型が冷却してからノックアウトマシンによ
り型ばらしを行なったところ、（Ｓ_A1−Ｓ_B1）〜（Ｓ_A5
−Ｓ_B5）スラリーを用いた鋳型は極めて容易に型ばらし
することが出来たが、（Ｓ_A6−Ｓ_B6）と（Ｓ_A7−Ｓ_B7）
のスラリーを用いて作成した鋳型は型ばらし性が良くな
く、特に（Ｓ_A6−Ｓ_B6）のスラリーからの鋳型では良く
なかった。

【００５２】また、（Ｓ_A1−Ｓ_B1）〜（Ｓ_A5−Ｓ_B5）の
スラリーを用いた鋳型より得た鋳造製品には、セラミッ
クスシェルの付着は少なく、かつ付着したものもサンド
ブラストにより極めて容易に除去することが出来たが、
（Ｓ_A6−Ｓ_B6）と（Ｓ_A7−Ｓ _B7）のスラリーを用いて作
成した鋳型は、セラミックスシェルの付着が多く、サン
ドブラストでも容易に除去出来ないところがあり、特に
（Ｓ_A6−Ｓ_B6）のスラリーからの鋳型では顕著であっ
た。

【００５３】（Ｓ_A1−Ｓ_B1）〜（Ｓ_A5−Ｓ_B5）のスラリ
ーを用いて得られた鋳型により得た鋳造製品は、鋳肌も
良好であり、変形などの欠陥も認められなかった。

【００５４】

【発明の効果】本発明に用いられるシリカゾルバインダ
ーは、その中の分散粒子が通常のシリカ水性ゾルと同様
に負に帯電しているので、樹脂エマルジョン、界面活性
剤などの添加剤と安定に相溶させることができ、必要に
応じてこれらを添加したシリカゾルバインダーとして使
用するすることができる。

【００５５】本発明に用いられるスラリーは、粘性も良
好であり、ワックスや被覆層への付着が良く、ダレ現象
もなく、乾燥性も良好である。また、このスラリーは長
期間安定で、使用時に増粘、ゲル化、沈降固結などが起
こらない。本発明の方法で作成した生鋳型の強度も実用
上問題のない強度であり、生鋳型には剥がれ、クラック
などの発生はない。生鋳型からオートクレーブで脱ワッ
クスする工程でも、ワックスの膨張などによる鋳型の崩
壊やクラックの発生は起こらない。また、焼成鋳型の強
度も実用上問題のない強度であり、クラック、剥がれ、
膨れなどの欠陥がなく、鋳型肌も良好であり、表面硬度
も大きく、かつ通気性も良好である。

【００５６】さらに、本発明の方法で作成した焼成鋳型
に溶融金属を注湯した後の鋳型の崩壊性は良好であり、
かつ鋳造製品に付着したセラミックスシェルの脱落性も
良好であり、そして得られた鋳造製品には欠陥がない。
本発明による精密鋳造用鋳型を使用すると、型ばらし工
程を短縮することができ、かつ、鋳造製品へのセラミッ
クスシェルの付着が著しく少ないから、その除去が非常
に容易であって、鋳造製品の生産性を高めることが出来
る。さらに鋳型の崩壊性が良いから、スタッコ材の回収
なども容易である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バインダーと耐火物粉末からなるスラリ
   ーを用いて精密鋳造用鋳型を作成する方法において、バ
   インダーとして実質的にアルカリ金属を含有せず、１次
   粒子径の平均値が４〜５０ミリミクロンであり、動的光
   散乱法による平均粒子径が０．１〜０．６ミクロンのシ
   リカゾルバインダーを用いることを特徴とする精密鋳造
   用鋳型の作成方法。
2. 【請求項２】 バインダーと耐火物粉末からなるスラリ
   ーを用いて精密鋳造用鋳型を作成する方法において、バ
   インダーとして請求項１記載のシリカゾルバインダーと
   熱硬化性を有する水溶性樹脂及び／又は樹脂エマルジョ
   ンからなるバインダーを用いることを特徴とする精密鋳
   造用鋳型の作成方法。